雙極模塊仍然是工業(yè)工頻應(yīng)用的強(qiáng)大且經(jīng)濟(jì)高效的解決方案。雖然此類電路的基本操作沒有改變，但電源模塊的封裝技術(shù)不斷改進(jìn)。自 1975 年發(fā)明以來，SEMIPACK 隔離基板整流器模塊已發(fā)展成為涵蓋多種電流和拓?fù)涞膹V泛產(chǎn)品線。它已成為 50/60Hz 整流器和交流控制器的標(biāo)準(zhǔn)，并廣泛應(yīng)用于電機(jī)驅(qū)動(dòng)、UPS 系統(tǒng)和過程控制等市場。
　　SEMIPACK 產(chǎn)品線（圖 1）現(xiàn)在涵蓋六種不同的外殼，其中包含二極管和/或晶閘管，標(biāo)稱電流額定值從 60A (SEMIPACK 1) 到超過 1300A (SEMIPACK 6)。這些模塊配置為非受控（二極管/二極管）、半控（晶閘管/二極管）和全控（晶閘管/晶閘管）整流。晶閘管/晶閘管模塊還可以輕松配置為交流控制（反并聯(lián)）。這些模塊的構(gòu)造因范圍而異。較低功率模塊具有引線鍵合和焊接連接，較大類型具有類似于膠囊設(shè)備的壓力結(jié)構(gòu)。
　　六種住房尺寸中的每一種都經(jīng)過了單獨(dú)的修改。初的型號(hào) SEMIPACK 1 已經(jīng)經(jīng)歷了五代變革，以保持其市場的地位?，F(xiàn)在，第六代 SEMIPACK 1.6 現(xiàn)已推出，具有全范圍的電流額定值。這為所有雙極應(yīng)用帶來了的性能和電流能力。
　　模塊構(gòu)建

　　SEMIPACK 1 模塊采用成熟的引線框架、基板上芯片和基板結(jié)構(gòu)。這些 20 毫米寬的模塊中使用銅基板可改善熱擴(kuò)散，并為不同類型的散熱器提供堅(jiān)固的安裝表面。對(duì)于第6代 SEMIPACK 1，內(nèi)部結(jié)構(gòu)已發(fā)生變化。這些變化提高了熱性能并減少了材料，從而顯著提高了成本/性能比。

　　SEMIPACK家族
　　圖 1.SEMIPACK 系列。圖片由博多電力系統(tǒng)提供

　　內(nèi)部結(jié)構(gòu)比較。

　　圖2. 內(nèi)部結(jié)構(gòu)比較。圖片由博多電力系統(tǒng)提供 
　　首先，雙極半導(dǎo)體芯片下方的材料堆疊已大大簡化（圖 2，頂部）。這大大降低了從芯片到基板的熱阻 (R th(jc) )。與上一代產(chǎn)品相比，SEMIPACK 1.6 從半導(dǎo)體結(jié)到外殼的穩(wěn)態(tài)熱阻降低了 46%（圖 2，底部）。
　　其次，SEMIPACK 1.6 中的基板尺寸已減小。顯然，這節(jié)省了寶貴的銅，模塊的總重量從 95 克減少到 75 克（-18%）。但在前幾代 SEMIPACK 中，該底板也有螺孔，并提供安裝壓力以將模塊固定到散熱器上。這需要在基板上進(jìn)行復(fù)雜的彎曲，以確保安裝后與散熱器的均勻接觸。在 SEMIPACK 1.6 的“混合”設(shè)計(jì)中，增強(qiáng)塑料外殼包圍基板并提供安裝壓力。這允許更簡單的基板幾何形狀，從而大大增加芯片下方散熱器的有效接觸面積。基板和散熱器之間改進(jìn)的金屬對(duì)金屬接觸面積也意味著需要更少的熱界面材料。 SEMIPACK 1.6 與上一代產(chǎn)品相比，整體外殼至散熱器熱阻 R th(cs)降低了 35%（圖 3），典型值為 0.09K/W。

　　

　　圖3. 外部結(jié)構(gòu)比較。圖片由博多電力系統(tǒng)提供 
　　盡管結(jié)構(gòu)發(fā)生了這些變化，但外部尺寸、安裝位置和電氣端子均與前一代 SEMIPACK 1 相同。這意味著現(xiàn)有的機(jī)械設(shè)計(jì)可以受益于更高的性能。作為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)封裝，SEMIPACK 可以取代相同占地面積的過時(shí)整流器。
　　應(yīng)用性能
　　從典型電路運(yùn)行期間產(chǎn)生的半導(dǎo)體結(jié)溫來看，第六代產(chǎn)品的熱性能得到了明顯改善。常見的工業(yè)電路之一是線路饋電、三相橋式整流器。這可以通過單個(gè)散熱器上的三個(gè) SEMIPACK 1 模塊輕松構(gòu)建。電橋的輸入是典型的線電壓（例如，400VAC、50Hz），直流輸出經(jīng)過濾波以向典型負(fù)載（例如，逆變器）提供電流。這樣的電路可以使用在線 SemiSel 仿真工具輕松仿真，該工具可通過 Semikron Danfoss 網(wǎng)站訪問。這個(gè)使用的工具包括所有 SEMIPACK 類型的模型，并快速給出給定條件下的半導(dǎo)體結(jié)溫。在此示例中，散熱器上的三個(gè) SEMIPACK 模塊采用 45°C 進(jìn)氣進(jìn)行強(qiáng)制風(fēng)冷。如果假設(shè)整流器輸出上的逆變器正在驅(qū)動(dòng)電機(jī)，那么通常還要考慮 3 秒、180% 的過載。
　　考慮到這些條件，可以對(duì)第 5代和第6代雙二極管 (SKKD) SEMIPACK 進(jìn)行比較（圖 4）。每個(gè)第5代 SEMIPACK 1 首先使用整流橋輸出電流進(jìn)行仿真，導(dǎo)致過載條件下結(jié)溫達(dá)到建議的工作極限。正如整個(gè)行業(yè)的設(shè)計(jì)慣例，建議的工作溫度限制比數(shù)據(jù)表中列出的結(jié)溫低 10°C。
　　例如，當(dāng)三相整流器的輸出電流為207A DC（3秒過載條件）時(shí)，SKKD 81（第5代）幾乎達(dá)到建議的工作極限（115°C）。然而，在相同的工作條件和輸出電流下，等效的第6代器件（SKKD 95）僅達(dá)到103°C的結(jié)溫。此外，第六代 SEMIPACK的發(fā)布使器件能夠達(dá)到 130°C 的結(jié)溫 T j,max。這意味著第五代幾乎所有設(shè)備的溫度都升高了 5°C 。應(yīng)用前面提到的 10°C 工作裕度，這意味著第六代器件能夠在高達(dá) 120°C 的溫度下連續(xù)工作。

　　

　　圖 4.SEMIPACK 1.5 與 1.6（二極管/二極管配置）。圖片由博多電力系統(tǒng)提供
　　新的 SEMIPACK 1.6 產(chǎn)品組合（圖 5）涵蓋了第5 代的現(xiàn)有電流范圍，同時(shí)擴(kuò)展了電流上限。改進(jìn)的設(shè)計(jì)允許配備雙二極管的封裝在 T c = 85°C 時(shí)實(shí)現(xiàn) I FAV = 143A。對(duì)于配備晶閘管的封裝（SKKH 和 SKKT），T c = 85°C 時(shí)的額定電流 I TAV = 145A是市場上 20mm 封裝的額定電流。浪涌電流能力也是同類產(chǎn)品中的，I TSM = 2210A @ T j = 130°C。
　　鑒于 400/480V 網(wǎng)絡(luò)的廣泛使用，所有 SEMIPACK 1.6 的反向阻斷電壓均為 1600V。不過，也將提供 1800V 設(shè)備。

　　

　　圖 5.SEMIPACK 1.6 產(chǎn)品組合。圖片由博多電力系統(tǒng)提供